Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin. Genauer gesagt
betrifft sie ein Verfahren zur effizienten Herstellung von
2,6-Dimethylnaphthalin durch Verwendung eines speziellen
Katalysators, das als Ausgangsrohmaterial für 2,6-
Naphthalindicarbonsäure verwendbar ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
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Polyethylennaphthalat, das erhalten wird durch
Kondensationsreaktion von 2,6-Naphthalindicarbonsäure mit
Ethylenglykol, besitzt eine hervorragende Zugfestigkeit und
Wärmebeständigkeit und wird verbreitet für Fasern und Filme
verwendet.
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2,6-Naphthalindicarbonsäure, die bei der Herstellung von
Polyethylennaphthalat einer Kondensationsreaktion
unterworfen wird, wird im allgemeinen erhalten aus 2,6-
Dimethylnaphthalin, das eine industriell bedeutsame
Verwendung als Ausgangsrohmaterial für die Herstellung
solcher Hochleistungspolyester besitzt.
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2,6-Dimethylnaphthalin wurde bisher erhalten durch
Isolierung aus einer Kohlenteerfraktion oder einer
Schwerölfraktion, die katalytischem Flüssig-Cracken (FCC)
unterworfen wurde. Der vorstehend erwähnte Isolationsprozeß
liefert die Fraktion jedoch in Form einer Mischung, die
fast alle Typen von Methylgruppen-Positions-Isomeren wie
1,2- 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1,8-, 2,3- und 2,7-
Diemthylnaphthalin zusätzlich zu dem angestrebten 2,6-
Dimethylnaphthalin umfaßt. Daher leidet das Verfahren zur
Isolierung und Reinigung von 2,6-Dimethylnaphthalin aus
einer solchen Fraktionsmischung an dem Nachteil einer
Anzahl von Stufen und bei der Herstellung notwendiger hoher
Kosten, wodurch das Verfahren ungeeignet für die preiswerte
Massenherstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin wird.
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Kürzlich wurden einige Verfahren zur Herstellung von 2,6-
Dimethylnaphthalin aus einer Vielzahl von
Ausgangsrohmaterialien vorgeschlagen, es wurde jedoch
bisher noch kein industrieller Herstellungsprozeß
etabliert, der in der Lage ist, effizient und selektiv 2,6-
Dimethylnaphthalin durch Verwendung von preiswertem
Ausgangsrohmaterial zu produzieren, das in einer großen
Menge verfügbar ist.
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Beispiele für das oben erwähnte Verfahren schließen den in
japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr.
172937/1985, 29536/1987 und 8344/1988 offenbarte Verfahren
ein, wobei Naphthalin oder Monomethylnaphthalin zu
Dimethylnaphthalin methyliert wird, und das in japanischer
offengelegter Patentanmeldung Nr. 45536/1985 und 14737/1988
offenbarte Verfahren, bei dem Naphthalin oder
Monomethylnaphthalin unter Verwendung von Polymethylbenzol
zu Dimethylnaphthalin transmethyliert wird.
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Das in allen vorstehend erwähnten offengelegten
Patentanmeldungen offenbarte Verfahren leidet jedoch an dem
Nachteil, daß die Umwandlung von Naphthalin und
Monomethylnaphthalin gering ist, und daß die selektive
Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin schwierig ist.
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Dementsprechend erfordert das Verfahren komplizierte
Isolierungs- und Reinigungsstufen und komplizierten
Isomerisierungsstufen, wodurch unter dem industriellen
Gesichtspunkt nachteilige Probleme auftreten.
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Zusätzlich offenbaren japanische offengelegte
Patentanmeldungen Nr. 61647/1973 und 48647/1974 ein
Verfahren zur Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin durch
cyclisierung, Dehydrierung und Isomerisierung von 5-(o-
Tolyl)penten-2, das als Ausgangsmaterial verwendet wird.
Weiterhin offenbaren japanische Patentveröffentlichungen
Nr. 17983/1975, 17985/1975 und 22550/1975 ein Verfahren zur
Herstellung von Dimethylnaphthalin durch Cyclisierung-
Dehydrierung von 5- (o-Tolyl)penten-2.
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In den oben erwähnten Verfahren wird jedoch das als
Ausgangsmaterial verwendete 5-(o-Tolyl)penten-2
üblicherweise aus o-Xylol und 1,3-Butadien unter Verwendung
eines Alkalimetalls wie Kalium oder Natrium als Katalysator
hergestellt, und es bleiben viele Probleme im Hinblick auf
die Katalysatorhandhabung ungelöst, insbesondere
hinsichtlich der Sicherheit. Da das resultierende
Dimethylnaphthalin als Mischung von Isomeren wie 1,5-
Dimethylnaphthal in, 1,6-Dimethylnaphthalin, 2,6-
Dimethylnaphthalin und ähnlichen erhalten wird, leidet die
Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin genauso an
zahlreichen Nachteilen dahingehend, daß die Stufen der
Isomerisierung, Trennung und Reinigung notwendig sind.
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Andererseits wurde ein Verfahren zur selektiven Herstellung
von 2,6-Dimethylnaphthalin durch Cyclisierung und
Dehydrierung von 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten oder 2-Methyl-1-
(p-tolyl)butan entwickelt, wie beispielsweise in
japanischer Patentveröffentlichung Nr. 5292/1978 offenbart,
wobei ein Rheniumoxid, ein Alkalimetalloxid oder
Erdalkalimetalloxid und Aluminium umfassender Katalysator
verwendet wird, und wie in japanischer
Patentveröffentlichung Nr. 1701/1976 offenbart, wobei ein
Katalysator der Chromoxid (chromia)/Alumina-Serie verwendet
wird, der ein Alkalimetalloxid enthält.
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Die oben offenbarten Katalysatoren sind jedoch ungünstig,
da ihre Verwendung in einer niedrigen Ausbeute und nicht
ausreichenden Reinheit des angestrebten 2,6-
Dimethylnaphthalin resultiert; daneben verursacht die sehr
toxische Chromverbindung darin
Umweltverschmutzungsprobleme
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Es wurde von den Erfindern entdeckt, wie in japanischen
offengelegten Patentanmeldungen Nr. 173834/1991 und
251545/1991 offenbart, daß bei der Herstellung von 2,6-
Dimethylnaphthalin durch Cyclisierung-Dehydrierung von 2-
Methyl-1-(p-tolyl)buten oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan 2,6-
Dimethylnaphthalin mit hoher Reinheit in relativ hoher
Ausbeute erhalten wird durch Anwendung eines Katalysators,
der Blei und Alumina oder Indium und Alumina als
wesentlichen Komponenten umfaßt.
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Die oben entwickelten Katalysatoren beinhalten jedoch immer
noch einige Probleme wie daß der eine Bleikomponente
enthaltende Katalysator wegen seiner Toxizität industriell
ungünstig ist und daß der eine Indiumkomponente enthaltende
Katalysator manchmal während seiner Verwendung wegen der
hohen Flüchtigkeit einer während der Reaktion gebildeten
monovalenten Indiumverbindung verdampft. Unter solchen
Umständen wurde während einer langen Zeit die Entwicklung
eines Katalysators angestrebt, der in der Lage ist,
hochreines 2,6-Dimethylnaphthalin in hoher Ausbeute bei
stabilisierten Verfahren ohne Verursachung mit der
Gesundheitspflege verbundenen Probleme herzustellen.
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US-A-2 972 644 offenbart einen Halogen-freien Katalysator
für die Dehydrierung oder Dehydrocyclisierung nicht-
aromatischer Kohlenwasserstoffe mit mindestens 5
Kohlenstoffatomen im Molekül, bestehend aus einem geringen
Anteil von Platin, das auf einem Träger abgelagert ist, der
im wesentlichen aus Alumina und/oder Silica besteht, und
mindestens 0,01 Gew.-% eines Alkali- oder Erdalkalimetalls
in kombinierter Form.
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US-A-4 193 895 offenbart eine Dehydrocyclisierungs-
Reforming-Katalysatorzusammensetzung, umfassend Alumina und
darauf abgelagert etwa 0,1 bis 2 Gew.-% Pt, etwa 0,1 bis 3
Gew.-% Cl und ausreichend Cs, um ein Cs/Cl-Atomverhältnis
zwischen 0,005 und 0,2 zu gewährleisten.
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Angesichts des oben gesagten wurden intensive Forschungen
und Untersuchungen durch die gegenwärtigen Erfinder auf ein
Verfahren zur Cyclisierungs-Dehydrierung von 2-Methyl-1-(p-
tolyl)buten, 2-Methyl-1-(p-tolyl)-butan und Mischungen
davon konzentriert. Als Ergebnis wurde durch die Erfinder
entdeckt, daß sehr reines 2,6-Dimethylnaphthalin in hoher
Ausbeute erhalten wird durch Verwendung eines Katalysators,
der eine Platinkomponente und mindestens eine Verbindung
umfaßt, ausgewählt aus Alkalimetallverbindungen und
Erdalkalimetallverbindungen, die jeweils auf Aluminiumoxid
aufgebracht sind. Die vorliegende Erfindung wurde auf der
Basis des oben erwähnten Befundes und dieser Information
vervollständigt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zur effizienten Herstellung von 2,6-
Dimethylnaphthalin zu Verfügung zu stellen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung von hochreinem 2,6-
Dimethylnaphthalin mit hoher Ausbeute unter Verwendung
eines preiswerten Ausgangsrohmaterials zur Verfügung zu
stellen, das in großer Menge verfügbar ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Katalysator für die Verwendung in dem Verfahren zur
effizienten Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin durch
Cyclisierungs-Dehydrierung eines Ausgangsrohmaterials zur
Verfügung zu stellen.
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Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der
im folgenden in diesem Text offenbarten Beschreibung
deutlich.
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Genauer gesagt, stellt die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin zur
Verfügung, das Durchführung einer Cyclisierungs-
Dehydrierungs-Reaktion mit 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten, 2-
Methyl-1-(p-tolyl)butan oder einer Mischung davon als
Ausgangsrohmaterial unter Verwendung eines Katalysators
umfaßt, der eine Platinkomponente und mindestens eine
Komponente umfaßt, die aus der aus Alkalimetallen oder
Erdalkalimetallen bestehenden Gruppe ausgewählt werden,
welche jeweils auf Aluminiumoxid aufgebracht sind, genauso
wie den vorstehend erwähnten Katalysator.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In dem Fall, in dem 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten oder 2-
Methyl-1-(p-tolyl)butan als Ausgangsmaterial umgesetzt wird
unter Verwendung eines Katalysators, der nur aus
Aluminiumoxid besteht, wird Dimethylnaphthalin im
allgemeinen hergestellt, die Ausbeute daran ist jedoch
niedrig und ungünstige Nebenreaktionen wie Isomerisierung,
Zersetzung und Polymerisierung des Ausgangsmaterials treten
zu stark auf, um den Katalysator industriell verwendbar zu
machen.
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Die Anwendung eines Katalysators, der aus mit einer
Platinkomponente versehenem Aluminiumoxid besteht, in der
oben Reaktion verbessert die Selektivität der
Cyclisierungs-Dehydrierung und erhöht die Ausbeute an
Dimethylnaphthalin, deutliche Nebenreaktionen wie
Isomerisierung und Demethylierung des resultierenden
Dimethylnaphthalins finden jedoch gemeinsam mit Zersetzung
und Polymerisierung des Ausgangsmaterials statt, wodurch
die Selektivität zum angestrebten 2,6-Dimethylnaphthalin
ungünstig erniedrigt wird.
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Andererseits kann die Anwendung eines Katalysators, der aus
einer Alkalimetallkomponente und Erdalkalimetallkomponente
besteht, die jeweils auf Aluminiumoxid aufgebracht ist,
Zersetzung und Polyrnerisation von 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten
oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan als Ausgangsmaterial
unterdrücken, der Katalysator übt jedoch kaum
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Aktivität aus, oder wenn er
diese Aktivität ausübt, ist die Ausbeute an
Dimethylnaphthalin zu gering, um den Katalysator
industriell anwendbar zu machen.
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Genauer gesagt verursacht die Verwendung eines
Katalysators, der nur aus Aluminiumoxid besteht, eine große
Menge Nebenreaktionen wegen der sauren Punkte auf der
Oberfläche des Katalysators, einschließlich Isomerisierung,
Zersetzung und Polymerisation des Ausgangsmaterials, die im
Reaktionsprozeß eintreten. Durch Veränderung der zu starken
sauren Punkte auf dem oben erwähnten Katalysator mit einer
Alkalimetallverbindung oder Erdalkalimetallverbindung und
gleichzeitiger Einfügung einer Platinkomponente mit
intensiven Dehydrierungsfähigkeit in dem Katalysator kann
der Katalysator entsprechend der vorliegenden Erfindung die
auf 2,6-Dimethylnaphthalin gerichtete Selektivität in der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion von 2-Methyl-1-(p-
tolyl)buten oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan drastisch
verbessern.
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Da dies der Fall ist, kann durch Verwendung des
erfindungsgemäßen Katalysators die Isomerisierung zu
anderen Isomeren als dem angestrebten 2,6-
Dimethylnaphthalin unterdrückt werden, die
Reaktionsselektivität und die Ausbeute des angestrebten
2,6-Dimethylnaphthalins wird drastisch verbessert, und
industriell sichere Handhabung ohne Bildung toxischer
Substanzen oder flüchtiger Materie während der Reaktion
wird sichergestellt.
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Im erfindungsgemäßen Katalysator beträgt die Menge der auf
Aluminiumoxid aufgebrachten Platinkomponente 0,05 bis 20
Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, ausgedrückt als
metallisches Platin bezogen auf die Menge an Aluminiumoxid.
Eine Menge an Platinkomponente von weniger als 0,05 Gew.-%
resultiert in nicht ausreichender Dehydrierungskapazität
und niedriger Umsetzungseffizienz des Ausgangsmaterials wie
2-Methyl-1-(p-tolyl)buten oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan,
während bei Überschreitung von 20 Gew.-% wegen der
großzügigen Verwendung von metallischem Platin ein teurer
Katalysator resultiert, wodurch der Katalysator praktisch
unanwendbar wird.
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Zusätzlich beträgt im erfindungsgemäßen Katalysator die
Menge an Alkalirnetallverbindung oder
Erdalkalimetallverbindung 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1
bis 10 Gew.-%, ausgedrückt als Alkali- oder Erdalkalimetall
bezogen auf die Menge an Aluminiumoxid. Eine Menge an
Alkali- oder Erdalkalimetall geringer als 1 Gew.-% führt zu
nicht ausreichender Einstellung der sauren Punkte des
Alumina, wodurch signifikante Isomerisierung, Zersetzung,
Polymerisation oder ähnliches von 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten
oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan als Ausgangsmaterial
verursacht wird, während eine 10 Gew.% überschreitende
Menge ungünstig ist, da sie die katalytische Aktivität
nicht hervorbringt und Cyclisierungs-Dehydrierungs-
Reaktionen unterdrückt.
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Beispiele für die Alkalimetalle schließen die in die Gruppe
I des Periodensystems gehörenden Metalle wie Natrium,
Kalium, Lithium und Cesium ein. Beispiele für die
Erdalkalimetalle schließen die in die Gruppe II des
Periodensystens gehörenden Metalle wie Beryllium,
Magnesium, Calcium, Strontium und Barium ein.
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Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Katalysators, der Platin/eine Alkali- oder
Erdalkalimetallverbindung/Aluminiumoxid (Alumina) umfaßt,
ist nicht speziell beschränkt, sondern kann in
Übereinstimmung mit einer Vielzahl zuvor bekannter
Verfahren durchgeführt werden.
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Beispiele für das Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Katalysators schließen das Verfahren ein,
bei dem Alumina gleichzeitig mit einer Platinverbindung und
einer Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung imprägniert
wird, die darauf aufgebracht werden sollen; das Verfahren,
bei dem Aluminiumoxid einmal mit einer Platinverbindung
imprägniert wird, gefolgt von Imprägnieren des
Aluminiumoxids mit einer Alkali- oder
Erdalkalimetallverbindung; und umgekehrt das Verfahren, bei
dern die Mischung aus einer Alkali- oder
Erdalkalimetallverbindung mit Aluminiumoxid mit einer
Platinverbindung imprägniert wird.
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Im Fall der Imprägnierung von Aluminiumoxid mit einer
Platinverbindung werden als Platinverbindung bevorzugt eine
Lösung von Chlorplatinsäure (IV) oder Tetraaminplatin (II)
komplex in Wasser oder einem geeigneten organischen
Lösungsmittel wie Methanol und Aceton verwendet.
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Es sind eine Vielzahl von Methoden und Bedingungen
verfügbar, um eine Platinverbindung auf Aluminiumoxid
aufzutragen, von denen eine Methode bevorzugt ist, bei der
die Platinverbindung gleichmäßig auf Aluminiumoxid
dispergiert wird, während die aufzubringende Menge
eingestellt wird. Zum Zweck der einheitlichen Dispergierung
ist die kompetitive Adsorptionsmethode günstig, die
beispielhaft verdeutlicht wird durch die Methode, bei der
Aluminiumoxid mit Chlorplatinsäure imprägniert wird durch
Zugabe einer anorganischen Säure wie Salzsäure und
Salpetersäure oder einer organischen Säure wie
Zitronensäure zu der Platin-inprägnierten Lösung.
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Es gibt keine spezielle Beschränkung für die Methode der
Zugabe einer Alkali- oder Erdalkalimetallverbindung zu
Aluminiumoxid bei der Herstellung des erfindungsgemäßen
Katalysators, so lange die Verbindung gleichmäßig auf dem
Aluminiumoxid dispergiert wird. Es ist beispielsweise die
Methode verfügbar, bei der Aluminiumoxid mit einer Lösung
eines Salzes eines solchen Metalls imprägniert wird; die
Methode, bei der Aluminiumoxid mit der obigen Lösung
geknetet wird; die Methode, bei der die obige Lösung
gleichzeitig zum Herstellungsverfahren von Aluminiumoxid
zugegeben wird; und ähnliche Methoden.
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Das übliche Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Katalysators umfaßt, wie vorstehend beschrieben,
Imprägnieren von Aluminiumoxid mit einer Platinkomponente,
gefolgt von Trocknen und Calcinieren zur Herstellung der
auf Alumina aufgetragenen Platinkomponente und dann Zugabe
der vorstehend erwähnten Alkalikomponente. Es ist auch das
Verfahren anwendbar, in dem eine Platinkomponente und eine
Alkalikomponente gleichzeitig auf Alumina aufgetragen
werden.
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Das so hergestellte Platin-Alkali-tragende Alumina wird bei
einer Temperatur von nicht weniger als Raumtemperatur
getrocknet, bevorzugt im Bereich von 70 bis 130ºC, und dann
bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 800ºC
calciniert, gefolgt von Formen, falls notwendig, für die
Verwendung als erfindungsgemäßer Katalysator in der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion.
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Es ist wünschenswert, daß der erfindungsgemäße Katalysator
vor der tatsächlichen Verwendung mit Wasserstoff bei 300
bis 700ºC behandelt wird zur Reduktion der Platinverbindung
in metallisches Platin. Das Auslassen der
Reduktionsbehandlung wird die Ausbeute der angestrebten
Substanz reduzieren, weil eine Induktionsperiode während
der Reaktion verursacht wird.
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2-Methyl-1-(p-tolyl)buten, das erfindungsgemäß der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion unterworfen wird, kann
die folgenden sechs (6) Isomere wegen der
Doppelbindungsposition und der Geometrie einschließlich Cis
und Trans-Formen enthalten.
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Jedes der oben dargestellten Isomere allein oder in Form
einer Mischung mit mindestens einem anderen Isomer kann
ohne irgend ein Problem angewendet werden.
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Es wird ein Verfahren zur industriellen Herstellung von 2-
Methyl-1-(p-tolyl)buten aus Rohmaterial für allgemeine
Zwecke für folgt vorgeschlagen:
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Beispielsweise offenbart US-Patent Nr. 5,008,479 ein
Verfahren zur Herstellung von 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten,
das die Stufen umfaßt: (1) Acylierungsstufe, in der Toluol,
Buten und Kohlenmonoxid zu 2,4-Dimethylisobutyrophenon
umgesetzt werden; (2) Hydrierungsstufe, bei der das
resultierende 2,4-Dimethylisobutyrophenon zu
p-Tolyl-secbutylcarbinol hydriert wird; und (3)
Dehydratisierungsstufe, bei der das resultierende
p-Tolylsec-butylcarbinol zu 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten
dehydratisiert wird. Im oben erwähnten Prozeß umfaßt das
durch die Dehydrierungsstufe erhaltene angestrebte 2-
Methyl-1-(p-tolyl)buten als hauptsächliche Bestandteile die
Isomere [1] und [2] unter den oben dargestellten sechs
Isomeren, kann jedoch in eine Mischung umgewandelt werden,
die alle Typen der vorstehend erwähnte Isomere umfaßt,
indem der Typ des Katalysators oder die
Reaktionsbedingungen in der obigen Dehydratisierungsstufe
geeignet ausgewählt werden.
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Entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren kann das
angestrebte 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten in hoher Selektivität
bei niedrigen Kosten aus verbreitet erhältlichem
Ausgangsrohmaterial hergestellt werden. Zusätzlich zu dem
oben beschriebenen Verfahren können verschiedene Verfahren
verwendet werden.
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Beispiele für die Herstellung des allgemein bekannten 2-
Methyl-1-(p-tolyl)butan schließen das Verfahren ein, in dem
Buten mit p-Xylol in Gegenwart eines
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Alkalimetallkatalysators in einer Additionsreaktion
umgesetzt wird, (vergleiche japanische offengelegte
Patentanmeldungen Nr. 93957/1975 und 209027/1987), das
Verfahren, bei dem 2,4-Dinethylisobutyrophenon einer
Hydrierungs-Dehydratisierung unterworfen wird, wie in US-
Patent Nr. 5,008,479 offenbart, und verschiedene andere
Prozesse.
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Bei der Herstellung von 2,6-Dimethylnaphthalin durch
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion von 2-Methyl-1-(p-
tolyl)buten und/oder 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan unter
Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators kann der
Reaktionsdruck geringer als, gleich oder höher als
Atmosphärendruck sein, liegt jedoch bevorzugt im Bereich
von Atmosphärendruck bis 196 kPa (2 kg/cm²) mit einer
Reaktionstemperatur von 350 bis 700ºC, bevorzugt 450 bis 650
ºC.
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Falls 2-Methyl-1-(p-tolyl)butan als Ausgangsmaterial
verwendet wird, ist es notwendig, die Reaktionstemperatur
zu erhöhen oder die SV (space velocity,
Raumgeschwindigkeit) zu erniedrigen, um die Reaktivität des
obigen Materials zu kompensieren, die bei der
Cyclisierungs-Dehydrierung um einiges niedriger ist als die
von 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten.
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Das angestrebte 2,6-Dimethylnaphthalin liegt in Form eines
Feststoffs mit einem Schmelzpunkt von 112ºC vor und wird
bevorzugt produziert aus 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten oder 2-
Methyl-1-(p-tolyl)butan als Ausgangsmaterial durch Lösen
oder Verdünnen des Materials in oder mit Toluol, Benzol,
Wasserdampf oder ähnlichem im Hinblick auf das
Reaktionsverfahren und auf den Zweck der Unterdrückung von
Nebenreaktionen wie Polymerisation.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermäglicht die Herstellung
von hochreinem 2,6-Dimethylnaphthalin in hoher Ausbeute zu
niedrigen Kosten unter Verwendung des Katalysators mit
hoher Sicherheit und Stabilität aus dem verbreitet
erhältichen Ausgangsmaterial, wodurch es bedeutungsvoll in
verwandten industriellen Gebieten wird.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer unter
Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben,
soll jedoch nicht darauf beschränkt werden.
Beispiel 1
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Eine wäßrige Lösung aus 2,65 g Chlorplatinsäure in
verdünnter Salzsäure wurde mit 100 g Alumina unter Rühren
bei 50ºC während 2 Stunden behandelt, um die Imprägnierung
durchzuführen. Das Wasser in der Mischung wurde bei 70ºC
unter reduziertem Druck abdestilliert, und dann wurde die
Rückstandsmischung über Nacht bei 115ºC getrocknet und bei
550ºC in der Luft calciniert zur Herstellung eines
Vorbereitungs-Katalysators der auf Alumina aufgebrachten
Platinkomponente. Der Vorbereitungs-Katalysator wurde unter
Rühren bei 50ºC während 2 Stunden zu einer wäßrigen Lösung
aus 29,8 g Lithiumnitrat gegeben, um die weitere
Imprägnierung zu bewirken. Die resultierende Mischung wurde
bei 70ºC unter reduziertem Druck und dann bei 115ºC über
Nacht getrocknet, gefolgt von Calcinieren bei 550ºC an der
Luft.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Platin-Lithium-Alumina-
Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt, bei 550ºC während 5 Stunden in einem
Wasserstoffstrom reduziert und bei 520ºC gehalten. Dann
wurde 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-Mischung [48 % 2-Methyl-1-
(p-tolyl)-1-buten, 41 % 2-Methyl-1-(p-tolyl)-2-buten und 11
% andere Isomere] in Toluol gelöst zur Herstellung einer 10
Gew.-%igen Lösung, die bei 10 g/Stunde durch eine
Vorheizschicht verdampft wurde, und der resultierende Dampf
wurde gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50 ml/min. zur Durchführung
der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion bei
Atmosphärendruck in die Katalysatorschicht geleitet.
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Das Reaktionsprodukt in Form einer Flüssigkeit wurde
hinsichtlich der Umsetzungseffizienz der 2-Methyl-1-(p-
tolyl)buten-Mischung und der Selektivität zu 2,6-
Dimethylnaphthalin analysiert. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 2
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Eine wäßrige Lösung aus 2,65 g Chlorplatinsäure in
verdünnter Salzsäure wurde mit 200 g Alumina unter Rühren
bei 50ºC während 2 Stunden behandelt, um die Imprägnierung
durchzuführen. Das Wasser in der Mischung wurde bei 70ºC
unter reduzierten Druck abdestilliert, und dann wurde die
Rückstandsmischung über Nacht bei 115ºC getrocknet und bei
550ºC an der Luft calciniert zur Herstellung eines
Vorbereitungs-Katalysators mit 0,5 Gew.-% Platinkomponente,
auf Alumina aufgebracht. Der Vorbereitungs-Katalysator in
einer Menge von 1/4 der Gesamtmenge wurde zu einer wäßrigen
Lösung aus 29,8 g Lithiumnitrat unter Rühren bei 50ºC
während 2 Stunden zur Bewirkung der weiteren Imprägnierung
zugegeben. Die resultierende Mischung wurde bei 70ºC unter
reduziertem Druck und dann bei 115ºC über Nacht getrocknet,
gefolgt von Calcinieren bei 550ºC an der Luft.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Platin-Lithium-Alumina-
Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt, bei 550ºC während 5 Stunden in einem
Wasserstoffstrom reduziert und bei 520ºC gehalten. Dann
wurde 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-Mischung [62 % 2-Methyl-1-
(p-tolyl)-1-buten, 26 % 2-Methyl-1-(p-tolyl)-2-buten und 12
% andere Isomere] in Toluol gelöst zur Herstellung einer 10
Gew.-%igen Lösung, die bei 10 g/Stunde durch eine
Vorheizschicht verdampft wurde, und der resultierende Dampf
wurde gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50 ml/min. zur Durchführung
der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion bei
Atmosphärendruck in die Katalysatorschicht geleitet.
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Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 3
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Das Verfahren aus Beispiel 2 wurde zur Durchführung der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion wiederholt mit der
Ausnahme, daß destilliertes Wasser bei 1 g/Stunde
zusätzlich zur 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-Mischung bei 10
g/Stunde durch die Vorheizschicht in die Katalysatorschicht
geleitet wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1
dargestellt.
Beispiel 4
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Das Verfahren aus Beispiel 2 wurde wiederholt zur
Durchführung der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion mit
der Ausnahme, daß 3,88 g Kaliumnitrat anstelle von
Lithiumnitrat zur Herstellung eines Katalysators aus 0,5 %
Platin/3 % Kalium, auf Alumina aufgebracht, verwendet
wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 5
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Das Verfahren aus Beispiel 4 wurde zur Durchführung der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion wiederholt mit der
Ausnahme, daß destilliertes Wasser bei 1 g/Stunde durch die
Vorheizschicht zusätzlich zur 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-
Mischung bei 10 g/Stunde in die Katalysatorschicht geleitet
wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1
dargestellt.
Vergleichsbeispiel 1
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Das Verfahren aus Beispiel 2 wurde zur Durchführung der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion wiederholt mit der
Ausnahme, daß der Katalysator aus 0,5 Gew.-%
Platinkomponente aufgebracht auf Alumina wie in Beispiel 2
erhalten verwendet wurde, ohne Imprägnierung des
Alkalimetalls. Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1
angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
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Alumina in einer Menge von 100 g wurde zu einer wäßrigen
Lösung von 29,8 g Lithiumnitrat unter Rühren bei 50ºC
während 2 Stunden zur- Durchführung der Imprägnierung
gegeben. Die resultierende Mischung wurde bei 70ºC unter
reduziertem Druck und dann bei 115ºC über Nacht getrocknet,
gefolgt von Calcinieren bei 550ºC an der Luft.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Lithium-Alumina-
Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt und bei 550ºC gehalten. Dann wurde eine Lösung aus
10 Gew.-% 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-Mischung in Toluol
genauso wie in Beispiel 2 bei 10 g/Stunde durch eine
Vorheizschicht verdampft, und der resultierende Dampf wurde
gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50 ml/min. zur Durchführung der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion bei Atmosphärendruck
in die Katalysatorschicht geleitet.
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Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 3
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Das Verfahren aus Vergleichsbeispiel 2 wurde zur
Durchführung der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion
wiederholt mit der Ausnahme, daß 7,76 g Kaliumnitrat
anstelle von Lithiumnitrat zur Herstellung eines
Katalysator von 3 Gew.-% Kaliumkomponente, aufgebracht auf
Alumina, verwendet wurde. Die Reaktionsergebnisse sind in
Tabelle 1 angegeben.
Beispiele 6 bis 12
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Die Katalysatoren wurden auf die gleiche Art wie in
Beispiel 2 hergestellt zur Herstellung von
Alkalimetallverbindungen, jeweils in einer vorgeschriebenen
Menge auf Alumina aufgebracht wie in Tabelle 1, genauso wie
in Beispiel 2 reduziert und für die Cyclisierungs-
Dehydrierungs-Reaktion verwendet, um die Aktivität jedes
der Katalysatoren zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 13
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Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde zur Durchführung der
Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion wiederholt mit der
Ausnahme, daß 7,96 g Chlorplatinsäure und 7,75 g
Kaliumnitrat anstelle von Lithiumnitrat verwendet wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 14
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Eine wäßrige Lösung aus 0,31 g Tetraaminoplatin(II)-nitrat
[(NH&sub3;)&sub4;Pt(NO&sub3;)&sub2;] und 2,41 g Kaliumnitrat wurden mit 30 g
Alumina unter Rühren bei 50ºC während 2 Stunden behandelt
zur Durchführung der Imprägnierung. Das Wasser in der
Mischung wurde bei 70ºC unter reduziertem Druck
abdestilliert, und die Rückstandsmischung wurde dann bei
115ºC über Nacht getrocknet und bei 550ºC an der Luft
calciniert zur Herstellung eines Katalysators aus Platin-
Kalium, aufgebracht auf Alumina.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Platin-Kalium-Alumina-
Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt, bei 550ºC während 5 Stunden in einem
Wasserstoffstrom reduziert und bei 520ºC gehalten. Dann
wurde 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-Mischung [35 % 2-Methyl-1-
(p-tolyl)-1-buten, 62 % 2-Methyl-1-(p-tolyl)-2-buten und 3
% andere Isomere] in Toluol gelöst zur Herstellung einer 10
Gew.-%igen Lösung, die bei 10 g/Stunde durch eine
Vorheizschicht verdampft wurde, und der resultierende Dampf
wurde gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50 ml/min. zur Durchführung
der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion bei
Atmosphärendruck durch die Katalysatorschicht geleitet.
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Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 15
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Eine wäßrige Lösung aus 1,94 g Kaliumnitrat wurden mit 0,5
Gew.-% von N.E. Chemcat Corporation hergestelltem Platin-
Alumina-Katalysator in einer Menge von 25 g unter Rühren
bei 50ºC während 2 Stunden versetzt, um die Imprägnierung
durchzuführen. Das Wasser in der Mischung wurde bei 70ºC
unter reduziertem Druck abdestilliert.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Platin-Kaliumnitrat-
Alumina-Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt, bei 550ºC während 5 Stunden in einem
Wasserstoffstron zur Zersetzung des Nitrats reduziert und
bei 520ºC gehalten. Dann wurde 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten-
Mischung [48 % 2-Ethyl-3-(p-tolyl)-1-propen, 41 %
2-Methyl-1-(p-tolyl)-2-buten und 11 % andere Isomere] in Toluol
gelöst zur Herstellung einer 10 Gew.-%igen Lösung, die bei
10 g/Stunde durch eine Vorheizschicht verdampft wurde, und
der resultierende Dampf wurde gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50
ml/min. zur Durchführung der Cyclisierungs-Dehydrierungs-
Reaktion bei Atmosphärendruck in die Katalysatorschicht
geleitet.
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Die Reaktionsergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 16
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Eine wäßrige Lösung aus 0,66 g Chlorplatinsäure wurde)
unter Rühren bei 50ºC während 2 Stunden mit 50 g Oxidkomplex
versetzt, bestehend aus Calciumoxid und Aluminiumoxid
(Atomverhältnis 1 : 4- zur Durchführung der Imprägnierung.
Das Wasser in der Mischung wurde bei 70ºC unter reduziertem
Druck abdestilliert.
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Anschließend wurden 10 g des obigen Platin-Kalium-Alumina-
Katalysators in einen aus Quarzglas hergestellten
Rohrreaktor mit 12 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge
gepackt, bei 550ºC während 5 Stunden in einem
Wasserstoffstrom reduziert und bei 520ºC gehalten. Dann
wurde 2-Methyl-l-(p-tolyl)buten-Mischung [62 % 2-Methyl-1-
(p-tolyl)-1-buten, 26 % 2-Methyl-1-(p-tolyl)-2-buten und 12
% andere Isomere] in Toluol gelöst zur Herstellung einer 10
Gew.-%igen Lösung, die bei 10 g/Stunde durch eine
Vorheizschicht verdampft wurde, und der resultierende Dampf
wurde gemeinsam mit N&sub2;-Gas von 50 ml/min. zur Durchführung
der Cyclisierungs-Dehydrierungs-Reaktion bei
Atmosphärendruck in die Katalysatorschicht geleitet.
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Die Reaktionsergebmisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 17
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Der in Beispiel 16 verwendete Katalysator wurde ähnlich wie
in Beispiel 16 reduziert, und die Reaktionstemperatur wurde
bei 530ºC gehalten. Separat wurde 2-Methyl-1-(p-tolyl)buten
in Benzol gelöst zur Herstellung einer 5 Gew.-%igen Lösung,
die bei 10 g/Stunde durch eine Vorheizschicht verdampft
wurde, und der resultierende Dampf wurde gemeinsam mit N&sub2;-
Gas von 50 ml/min. zur Durchführung der Cyclisierungs-
Dehydrierungs-Reaktion bei üblichem Druck in die
Katalysatorschicht geleitet.
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Als Ergebnis wurde das angestrebte 2,6-Dimethylnaphthalin
(2,6-DMN) bei einer Konversionseffizienz von 2-Methyl-1-(p-
tolyl)butan von 82,9 % und einer Selektivität zu 2,6-DMN
von 85,2 % erhalten.
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Alle in der obigen Beschreibung auf nicht in Anspruch 1
erwähnte Merkmale bezogenen Feststellungen sind so zu
verstehen, daß sie sich auf bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beziehen.
Tabelle 1
Katalysator
Platinquelle
Alkaliquelle
Temperatur
Wasser
Konversionseffizienz
Selektivität zu 2,6-DMN
Beispiel
abwesend
anwesend
Zahl in Klammern zeigt Gew.-% bezogen auf Alumina-Gewicht
2,6-Dimethylnaphthalin